脈石

一般將礦牀中與礦石相伴生的無用固體物質稱為脈石，包括脈石礦物、夾石、圍巖的碎塊等。它們通常在開採和選礦過程中被廢棄掉。礦體中圍巖碎塊和夾石的含量過多，就相對降低了礦石的品位，一般稱其為礦石貧化。

礦石通常由礦石礦物和暫時無用的脈石礦物組成。礦石礦物（ore mineral）亦稱有用礦物，係指可以被利用的金屬或非金屬礦物，如銅礦石中的黃銅礦、斑銅礦；石棉礦石中的石棉等。脈石礦物則是指那些雖與礦石礦物相伴，但不能被利用或在當前技術經濟條件下暫時不能被利用的礦物，如銅礦石中的石英、絹雲母等；石棉礦石中的白雲母等。根據礦石中礦石礦物與脈石礦物的相對含量，可將礦石分為塊狀礦石即礦石中礦石礦物大於80%和浸染狀礦石即礦石中礦石礦物含量小於80%。

脈石礦物一般是非金屬礦物，如方解石等。也可能是某些金屬礦物，如銅礦石中的黃鐵礦。最常見的脈石為礦石的原巖的成份，還有後期蝕變充填的石英、碳酸岩脈（方解石）、褐鐵礦、鐵錳礦和低温蝕變的高嶺土、滑石、水雲母以及綠泥石、綠簾石等礦物。

脈石礦物的種類、含量和共生關係情況，對礦石加工方法的選擇和處理費用的高低往往具有重要的影響。脈石在鍊鐵時，可以和石灰石發生反應變為爐渣（一種密度小於鐵的物質）被除去。

礦石礦物與脈石礦物的劃分是相對於一個具體的礦牀而言的。在一個礦牀中某種礦物可利用，它就是礦石礦物。而在另一礦牀中這種礦物暫時不能被利用，它就變成了脈石礦物。同樣，脈石礦物的概念也是如此。這就是説，某礦物在一類礦牀中是礦石礦物，而在另一類礦牀中它卻是脈石礦物。例如，在鉛鋅礦石中方鉛礦和閃鋅礦都是重要的礦石礦物。而在金礦石中也可常含有這兩種礦物，但是如其含量很少而不具備綜合利用價值時它們就是脈石礦物。相反，在鉛鋅礦石及金礦石中石英都是脈石礦物，但是在硅石（砂） 礦牀的礦石中石英卻是唯一的礦石礦物。可見礦石礦物和脈石礦物的劃分是相對的、是動態的，也是針對具體的礦牀而言的。隨着人類對新礦物原料的要求不斷增長、選礦工藝技術條件的不斷革新和綜合利用技術的加強，尚無利用價值的某些脈石礦物，將很有可能成為礦石礦物。這裏應強調的是，並不是所有的金屬礦物都不是脈石礦物，同樣，並不是所有的非金屬礦物都是脈石礦物。

在選礦中，為了節省磨機電耗，解決礦渣堆佔土地問題，採用粗礦脈石分離技術(即儘量減少原礦中的脈石量)，在這種技術的實施中，粒度大於6毫米的脈石分選新技術有:

（1）色澤分選

英國同森分選設備公司研製出一種光學分選機，適用於分選5~ 150毫米的粒度。根據其適用粒度和處理能力，該設備分為621 M型((6~20毫米，0.5~1.5噸/時)，962MP型(5~15毫米，1 ~ 3噸/時)，1011M型(15~35毫米，1.5~3噸/時)，711型(20~50毫米，2~10噸/時)，712型(35~75毫米,8~30噸/時)，812M型(50~150毫米,20~60噸/時)，MP80系列(大量處理用）等機種。具體方法是：先用水或集塵機將給料清理乾淨，然後成縱向排列通過空間，這時利用表面色測光傳感器探測色差，將信號送給壓縮空氣驅動的排料機構，使其動作，進行分選。排料動作次數最快為950次/秒。不同機種的設備外觀差異很大。而且MP80系列與上述不同，是在80釐米寬的皮帶上無規則進料，通過微處理機控制的16個排料器進行選別(MP84型用於40~80毫米，80噸/時，MP88型用於80~150毫米，150噸/時)。 ^[1] 

日本河合石灰工業公司(峙阜縣)將色澤分選機用於石灰石的選礦作業。據其他國家介紹，色澤分選還適用於大理石、菱苦土、長石、石英、燧石、白堊、砂岩、鋁土礦、白雲石、硅灰石、滑石、岩鹽、皂石、石棉、耐火粘土、石膏、金剛石、礦脈型金屬礦及農作物等方面。 ^[1] 

（2）光選

英國的里奧廷託鋅金專業小組製成了光度分選器。適合10~180毫米粒徑的分選。處理能力從20噸/時高達200噸/時(粒徑為180毫米時)。適於該種設備的礦種有金礦、菱苦土礦、石棉、錫礦、黑鎢礦、螢石、鈦鐵礦、石灰石等。 ^[1] 

（3）螢光分選

這是由法國地質、礦業研究所研究成功的技術，適於分選如白鎢礦這樣的經紫外線照射可發出螢光的礦物。該裝置由(1)礦石輸送皮帶、(2)紫外線照射、(3)螢光檢測、(4)由檢測信號驅動的自動排料等機構組成。以40~80毫米粒徑的鎢礦(白鎢礦)為例試驗的結果,進料品位為0.61%WO_3，廢石品位為0.10%WO_3，廢石中的WO₃的分佈率為8.4%，廢石礦量百分率為51.4%。該裝置適合幹50~150毫米粒徑的脈石分選。 ^[1] 

（1）重選

重選，又稱重力選礦。是指利用被分選礦物顆粒間相對密度、粒度、形狀的差異及其在介質（水、空氣或其他相對密度較大的液體）中運動速率和方向的不同，使之彼此分離的選礦方法。

例如鎢錫礦的選礦工藝流程主要由粗選段和精選段兩段組成。 根據鎢礦物和錫石比重大的物理性質，在磨礦細度較粗的條件下，用重選法拋尾，實現鎢錫礦物大體與脈石礦物分離。 由於比重較大的伴生礦物如金屬氧化物及各種硫化物等部分進入重選粗精礦，致使粗精礦中鎢、錫品位較低，滿足不了冶煉要求。 在重選粗精礦中，磁鐵礦具有強磁性，在低磁場場強下可除去；黑鎢礦、赤鐵礦等具有弱磁性，在高磁場場強下，可以被選入強磁性產品中，然後再用重選法將比重大的黑鎢礦選入重選精礦中獲得黑鎢精礦產品。 在非磁性產物中，以錫石和白鎢礦物為主要目的礦物，由於白鎢含量微且嵌布粒度細，很難形成白鎢產品，因此，針對非磁性產物以回收錫為主，白鎢礦的回收不作為本次研究的重點。 由於在最初的重選過程中混入了黃鐵礦，為了進一步提高鎢、錫的品位，精選段對鎢粗精礦和錫粗精礦分別進行脱硫試驗，可以獲得合格的鎢精礦產品。 ^[2] 

（2）化學選礦

化學選礦是基於礦物組分的化學性質的差異，利用化學方法改變礦物的性質，使目標組分或雜質組分選擇性地溶於浸出溶劑中，從而達到分離的目的。

例如織金某礦區紅土型鋭鈦礦石TiC：含量為7.55%，主要鈦礦物為鋭鈦礦，主要脈石礦物為石英、針鐵礦、高嶺石和海泡石，屬難選鋭鈦礦石。根據礦石性質的特點，對礦石進行了加鹼焙燒一酸浸試驗。根據鋭鈦礦化學性質的穩定性，可通過化學選礦的方法選擇性溶解礦石中的脈石礦物。礦石中的主要雜質成分為二氧化硅和氧化鋁，它們在焙燒情況下可與氫氧化鈉反應，生成可溶於水的硅酸鈉、偏鋁酸鈉，焙砂中硅酸鈉、偏鋁酸鈉的溶解可使與脈石礦物連生或被脈石礦物包裹的鋭鈦礦得到富集；濾渣中加入過量的鹽酸，一方面可中和殘留的鹼，另一方面可與鐵氧化物等脈石礦物反應生成可溶性鹽，這些鹽可通過洗滌方式除去，從而進一步富集鋭鈦礦。結果表明：在氫氧化鈉用量為700 kg/t，焙燒温度為450℃，焙燒時間為35 min，鹽酸用量為200 kg/t，鹽酸浸出時間為12 min條件下，獲得的鋭鈦礦精礦TiC：品位為28.89%、回收率為86.75%，較好地實現了鈦的預富集。焙砂水浸濾液中的大量偏鋁酸鈉、硅酸鈉分別可用來生產納米氫氧化鋁和水玻璃。 ^[3] 

（3）浮選

浮選（flotation）是漂浮選礦的簡稱，是根據礦物顆粒表面物理化學性質的不同，按礦物可浮性的差異進行分選的方法。利用礦物表面的物理化學性質差異選別礦物顆粒的過程，舊稱浮游選礦，是應用最廣泛的選礦方法。

天然磷礦石由於伴生有不同種類和含量的脈石礦物，因而品位較低，無法滿足肥料及化學品工業應用的要求。磷礦中的磷酸鹽礦物需要通過選礦技術加以富集，浮選法是一種較為普遍且有效的分離手段，在硅質、鈣質或硅鈣質磷礦中都有所應用。 ^[4]  由於脈石礦物的物性及其與磷酸鹽礦物間相互作用的不同會使浮選工藝和藥劑配方隨之發生改變。一般多采用反浮選工藝 ，即採用羧酸類和胺類捕收劑分別作用於碳酸鹽和硅質礦物使其上浮成為泡沫產品，而磷酸鹽礦物則通過抑制劑作用，大部分富集在槽底，從而達到分離的效果，提高礦石的品位。 ^[5]  在上述 3 類磷礦中，由於碳酸鹽與磷酸鹽礦物的表面性質相近，因而鈣質磷礦的浮選分離並不順利，尤其是當碳酸鹽以方解石的形式存在時。雖然分離硅質磷礦中的石英和磷灰石已獲得了較滿意的浮選結果，但是對於硅鈣質礦石，其成分和物性更復雜，也較難甄選，甚至碳酸鹽礦物的存在會影響石英的浮選過程，使分離效果也變差。 ^[6]  相關文章採用反浮選法以油酸鹽和烷基胺鹽為捕收劑分別除去細粒徑磷礦中的碳酸鹽和硅質脈石以提高礦石的品位。結果表明：不管是對油酸鹽反浮選捕收方解石，還是胺鹽反浮選捕收硅石，增加體系的酸性都有利於提高礦石的品位，還能明顯提高前者的 P₂O₅回收率。 ^[7] 

金屬礦選別尾礦中含有多種脈石礦物，因而處理這些尾礦可使礦產資源得到更充分合理地利用。但是，由於受技術、經濟等各種條件的限制，僅能回收其中的某些組分。

長石、石英、粘土礦物常常與金屬礦物共生，作為玻璃、陶瓷的主要原料和配料，它們也就成了回收的主要脈石礦物之一。

離子吸附型重稀土礦牀是我國近年來發現的獨奇的稀上資源，稀土主要以離子態吸咐於拈上類獷物上，其礦物組成主要是石英、長石、高嶺石、雲母等。江西某離子型重希上礦回收有價金屬稀土的尾礦中，主要化學成分含量為：SiO₂73.07%，Al₂O₃13.87%，K₂O₄31%，Fe1.76%，Na₂O0.2%，該尾礦中石英的含量佔40%以上，且顆粒介於長石和粘土類礦物之間，通過分級脱泥的方法，可得到校廉價的玻璃相陶瓷原料長石、石英、粘土礦物，從而使脈石礦物得到綜合回收。

輝鉬礦原礦含鉬一般都小於0.1%，99%以上都是脈石礦物，經過選別後的粗精礦產率還不足1%。河南欒川某鉬礦，礦物成分除鉬、鎢、硫等礦物外，鉀長石佔礦石總量的40%，石英約佔33%，礦物質地很純。長石、石英嵌布粒度不均勻，粒徑大者2~5mm，小者0.1~0.5mm，接觸界面平直，易於解離。鑰硫浮選的磨礦細度為-300目佔40%，此細度適於長石、石英分選。試驗採用酸性礦漿，優先浮選工藝處理浮選尾礦，選出產率為45%的長石精礦和產率為33%的石英精礦。 ^[8] 

螢石是一種非常重要的非金屬礦物工業原料，我國螢石礦約50~60%賦存於銅錯鋅等夏合礦中，研究從這些礦石中綜合回收螢石，具有重要的現實意義。湖南邵東鉛鋅礦選礦廠邀一請長沙有色金屬研究所，對鉛鋅選別中的脈石礦物進行利用研究。經分析，錯鋅選別尾礦中主要成分含量為：CaF₂13.92%，SiO₂73.09%，Al₂O₃3.74%，BaSO₄2.86%，Fe0.63%。根據尾礦的性質，採用分支浮選流程進行試驗，得到的螢石精礦品位為CaF₂98.78%，CaCO₃0.46%，SiO₂0.64%，達到化工用螢石要求。

我國雲錫公司大屯選廠硫化礦車間所處理的礦石屬以錫銅為主的多金屬硫化礦，經搖牀處理後獲得含螢石、方解石、鐵和硫等的尾礦。尾礦一部分來自礦泥搖牀，0.037~0.019 mm的物料佔90%左右，其中含CaF₂19.6%，CaCO₃12.53%，Fe16.25%，S3.44%。另一部分來自礦砂搖牀，+0.074 mm佔85%左右，其中含CaF₂16.29%，CaCO₃16.56%，Fe12.57%，S3.33%，這部分物料磨至0.15 mm入選。選廠所用的流程為一次粗選，一次掃選，5~7次精選。藥劑制度為：碳酸鈉5000 g/t，油酸 250 g/t，水玻璃 120 g/t。礦漿pH值控制在8~9之間，脱硫率控制在95%以上。工業試驗所得的螢石精礦品位CaF₂95~97%，回收率35~55%。

我國白雲鄂博礦是舉世聞名的特大型稀土礦牀，礦物種類繁多，可供綜合利用的礦物竟有30餘種，其中主要是鐵、稀土、螢石等有用礦物，在選鐵尾礦中回收稀土的同時，螢石也得到了回收。 ^[9] 

在有色金屬、金銀稀土礦牀中重晶石是主要脈石礦物，重晶石常與各種硫化物及其氧化物，以及石英、螢石、菱鎂礦共生。近年來，國內外對重晶石的綜合利用進行了大量的研究和實踐，並取得了可喜的成果。

法國里昂某多金屬礦牀，平均礦物含量，有用礦物為：閃鋅礦15%，黃銅礦6.5%，方鉛礦0.3%，黃鐵礦35.4%。脈石礦物為：重晶石26.1%，其他12.7%(綠泥石、石英硅酸鹽脈石等)。通過對礦石特徵進行技術分析研究，採用一次粗選，一次掃選和三次精選浮選流程在pH值為9.5，用一種醇的硫酸鹽MelioranB109條件下，處理銅鋅硫浮選尾礦，得到品位為98%，回收率為73.33%的重晶石精礦。

陝西某含金、銀多金屬礦，礦石中主要硫化礦為：黃鐵礦12.5%，方鉛礦4.6%，閃鋅礦5.2%；脈石礦物為：重晶石51.5%，石英14%，絹雲母10%。浮選硫化礦後的尾礦中主要礦物是重晶石，含量約60%左右。映西省地礦局西安測試中心對浮選尾礦直接採用重選—搖牀進行重晶石的回收，獲得合格的重晶石精礦：品位BaSO₄87.98%，回收率65%。

江蘇省漂水縣觀山銅礦自投產以來，歷年尾礦的產率約為90~95%。尾礦的主要礦物含量為：菱鐵礦54.61%，重晶石9.32%，黃鐵礦3.26%，赤鐵礦1.04%，石英30.99%，考慮到菱鐵礦和重晶石兩者可浮性相近的特點，採用強磁回收菱鐵礦和浮選回收重晶石。回收重晶石的浮選流程，試驗最終獲得含BaSO₄95.3%，回收率77.48%的優質重晶石精礦。 ^[10] 

白雲石和菱鎂礦也是金屬礦牀中的兩種主要脈石礦物，國內外正在廣泛開發這類脈石礦物的新應用領域。如用來製作耐火材料、陶瓷和玻璃原料以及製作硅磚、水泥等建材原料等。波蘭還探討將金屬礦浮選尾礦中的白雲石和菱鎂礦分離開來，作為生產鈣鎂肥料的原料，或將白雲石單獨分選出來作為白雲石粉出售。 ^[11] 

我國某鉛鋅礦賦存於白雲岩中，主要金屬礦有：閃鋅礦佔7%，方鉛礦約15%，黃鐵礦3.5%，脈石礦物主要為白雲石，約佔總量的80%，其次為重晶石和菱鎂礦，含量各為3%左右。鉛鋅選別後的浮選尾礦已達到熔劑、耐火材料用白雲岩的I級品工業要求，這樣礦山可免建尾礦壩，達到了充分利用礦產資源的目的。

試驗研究和生產實踐表明,從金屬礦中綜合回收脈石礦物是大有可為的,不僅合理利用了礦產資源,而且還可取得很高的經濟和社會效益。因此,礦山企業部門一方面努力尋找勘探新的礦牀,另一方面應從已探阻和正在開發的老尾礦中回收脈石礦物。

近年來,儘管我國對金屬礦牀中共生的脈石礦物的綜合回收做了不少工作,綜合利用的水平在不斷提高.但是應清醒地看到,我國礦產資源的綜合利用水平還是比較低的,與發達的工業國家相比還有不少的差距。我們應該加強新設備、新工藝、新藥劑的研製和推廣應用,’使從金屬礦牀中回收脈石礦物的工作得到進一步地改善.總之,從金屬礦牀中綜合回收脈石礦物,無論從現實還是長遠來看,都具有重要意義。